Vì sao nước mặn xâm nhập kênh sâu vào hệ thống nội đồng?

Nước mặn không chỉ ảnh hưởng khu vực cửa sông hoặc vùng sát biển. Khi thủy triều đưa nước mặn vào sông và gặp điều kiện nguồn nước ngọt suy giảm, nước mặn có thể tiếp tục truyền qua các tuyến kênh chính, kênh nhánh và đi sâu vào khu vực nội đồng.

Nước mặn đi từ sông vào kênh nội đồng như thế nào?

Hệ thống sông và kênh nội đồng thường liên kết trực tiếp với nhau để phục vụ cấp nước, tưới, tiêu và điều tiết nguồn nước. Chính sự liên thông này khiến nước trong sông có thể truyền vào mạng kênh khi xuất hiện chênh lệch mực nước và điều kiện thủy triều phù hợp. Khi thủy triều từ biển truyền vào cửa sông, mực nước phía hạ lưu tăng và dòng triều có thể mang theo nước có độ mặn cao vào sâu trong sông.

Nếu các tuyến kênh đang thông với sông, nước tiếp tục truyền vào mạng kênh theo chênh lệch mực nước và chế độ dòng chảy.

Vì vậy, nước mặn không cần “đi thẳng” từ biển tới ruộng. Nó có thể đi qua một chuỗi sông – kênh liên thông trước khi xuất hiện tại khu vực nằm khá sâu trong nội đồng.

6 nguyên nhân khiến nước mặn xâm nhập sâu vào kênh

Mức độ nước mặn xâm nhập kênh không phụ thuộc vào một yếu tố duy nhất. Thủy triều, dòng chảy thượng nguồn, cấu trúc mạng kênh và cách vận hành các công trình thủy lợi cùng quyết định nước mặn có thể đi sâu tới đâu.

1. Thủy triều đẩy nước mặn từ sông vào hệ thống kênh

Thủy triều là một trong những yếu tố quan trọng nhất chi phối quá trình xâm nhập mặn.

Khi triều lên:

• mực nước vùng cửa sông tăng;
• dòng triều truyền sâu vào trong;
• nước mặn theo dòng chảy đi vào sông;
• các kênh kết nối với sông có thể tiếp nhận nguồn nước này.

Quá trình truyền mặn thường có quan hệ chặt với chu kỳ thủy triều. Tuy nhiên, thời điểm độ mặn đạt cao nhất không nhất thiết trùng chính xác với thời điểm đỉnh triều vì nước mặn cần thời gian để di chuyển trong hệ thống.

Do đó, việc theo dõi thủy triều giúp dự báo xu hướng nhưng không thể thay thế việc đo độ mặn thực tế tại công trình lấy nước hoặc trong mạng kênh.

2. Nguồn nước ngọt từ thượng lưu suy giảm

Dòng nước ngọt từ thượng lưu có vai trò giống như một lực đẩy hạn chế nước mặn tiến ngược vào trong.

• Khi lưu lượng nước ngọt lớn: Nước từ thượng nguồn → đẩy về hạ lưu → hạn chế mặn tiến sâu.
• Nhưng trong mùa khô: Lưu lượng nước ngọt giảm → lực đẩy ra biển yếu → ảnh hưởng thủy triều tăng → nước mặn dễ tiến sâu hơn.

Đây là lý do xâm nhập mặn thường trở nên nghiêm trọng hơn vào giai đoạn ít mưa và nguồn nước thượng nguồn suy giảm.

Trong quy trình vận hành hệ thống thủy lợi, TCVN 8412:2020 cũng yêu cầu xem xét tình hình nước triều, nước sông, khả năng công trình và diễn biến nguồn nước khi xây dựng phương án vận hành. Tiêu chuẩn này hiện vẫn còn hiệu lực.

3. Mạng kênh liên thông tạo đường truyền nước mặn vào nội đồng

Các tuyến kênh có nhiệm vụ đưa nước tới khu vực sản xuất nhưng cũng có thể trở thành đường truyền của nước mặn nếu kết nối trực tiếp với vùng sông đang bị ảnh hưởng.

Một mạng kênh thường gồm:

• kênh trục
• kênh cấp I
• kênh cấp II
• kênh nội đồng
• các tuyến nối giữa nhiều nhánh sông.

Khi nước mặn đã vào kênh trục, nó có thể tiếp tục lan sang các nhánh thông với tuyến này. Do đó, khoảng cách từ một vị trí tới biển không phản ánh đầy đủ mức độ rủi ro. Một khu vực nằm xa biển nhưng có tuyến kênh kết nối trực tiếp với sông chịu ảnh hưởng triều vẫn có thể xuất hiện độ mặn cao.

4. Cống hoặc cửa lấy nước chưa được vận hành phù hợp

Cống và cửa điều tiết là điểm kiểm soát quan trọng giữa sông và hệ thống kênh.

Nếu nguồn sông đang bị mặn nhưng:

• cống vẫn mở;
• thời điểm đóng không phù hợp;
• công trình không khép kín;
• không có dữ liệu độ mặn tại đầu mối;

thì nước mặn có thể tiếp tục truyền vào kênh. Ngược lại, cũng không nên hiểu rằng cứ xuất hiện mặn là đóng toàn bộ cống trong thời gian dài.

Việc vận hành cần dựa trên:

• độ mặn thực đo
• xu hướng thủy triều
• mực nước trong và ngoài hệ thống
• nhu cầu lấy nước
• khả năng tích trữ nước ngọt
• quy trình vận hành của từng công trình.

TCVN 8304:2009 hiện vẫn còn hiệu lực và quy định trước khi mở cống lấy nước phải đo độ mặn; chỉ khi độ mặn nằm trong phạm vi cho phép mới được mở lấy nước.

5. Chênh lệch mực nước làm thay đổi hướng dòng chảy

Nước trong hệ thống kênh không phải lúc nào cũng chảy từ nội đồng ra sông.

Hướng dòng phụ thuộc vào chênh lệch mực nước giữa:

• sông
• kênh
• bể hút
• vùng trữ
• các nhánh liên thông.

Ví dụ, khi triều lên:

Mực nước ngoài sông tăng trong khi Mực nước trong kênh thấp → xuất hiện xu hướng dòng chảy từ sông vào kênh. Nếu lúc này cửa kết nối vẫn mở, nước có độ mặn cao bên ngoài có thể tiếp tục đi sâu vào hệ thống.

Ngoài thủy triều, hoạt động của trạm bơm hoặc các công trình tiêu – cấp nước cũng có thể làm thay đổi mực nước và hướng dòng trong từng thời điểm.

6. Nước mặn đã vào kênh không biến mất ngay sau khi đóng cống

Đây là điểm thường gây nhầm lẫn trong vận hành.

Khi đóng cống:

• Nước mặn mới từ ngoài sông bị hạn chế đi vào.
• Nhưng lượng nước mặn đã nằm bên trong kênh vẫn còn tồn tại.

Để độ mặn giảm cần có một hoặc nhiều quá trình:

• bổ sung nước ngọt
• pha loãng
• tiêu/xả lượng nước mặn
• trao đổi nước theo điều kiện vận hành
• chờ sự thay đổi của nguồn nước.

Do đó, trường hợp: “Đã đóng cống nhưng nước trong kênh vẫn mặn” không nhất thiết đồng nghĩa công trình đang bị rò hoặc vận hành sai. Có thể đơn giản là khối nước mặn đã đi sâu vào hệ thống trước khi cửa được đóng.

Tại sao có nơi cách xa biển nhưng kênh vẫn bị mặn?

Khoảng cách địa lý tới biển chỉ là một phần của bài toán. Nước mặn di chuyển theo mạng sông và kênh chứ không theo khoảng cách đường thẳng trên bản đồ. 

Một khu vực nằm sâu trong nội đồng vẫn có thể chịu ảnh hưởng nếu:

• nằm trên tuyến kênh kết nối với sông chịu triều
• dòng nước ngọt yếu
• mực nước trong kênh thấp
• cửa điều tiết đang mở
• có nhiều kênh liên thông
• mặn đã tồn tại sẵn trong hệ thống.

Vì vậy khi đánh giá nguy cơ cần xem xét mạng thủy lực toàn vùng. Hai vị trí cách biển cùng một khoảng nhưng nằm trên hai hệ thống sông – kênh khác nhau có thể có mức độ xâm nhập mặn hoàn toàn khác nhau.

Đây cũng là lý do quản lý xâm nhập mặn cần theo hệ thống chứ không nên xử lý từng tuyến kênh riêng lẻ. TCVN 8412:2020 quy định các công trình trong hệ thống thủy lợi cần được vận hành như một thể thống nhất và có nội dung riêng cho trường hợp hạn hán, thiếu nước và xâm nhập mặn.

Làm sao biết nước mặn đã đi sâu tới đâu trong mạng kênh?

Chỉ đo độ mặn tại cửa sông chưa đủ để biết mức độ ảnh hưởng bên trong nội đồng. Muốn xác định phạm vi mặn cần xây dựng nhiều điểm quan trắc dọc theo đường truyền nước.

Các vị trí nên ưu tiên gồm:

• cửa sông hoặc cửa lấy nước
• đầu kênh trục
• nút giao giữa các tuyến kênh
• giữa tuyến
• cửa lấy nước phục vụ sản xuất
• bể hút trạm bơm
• hồ hoặc kênh trữ nước ngọt.

Sau đó có thể so sánh: Điểm 1 → Điểm 2 → Điểm 3 → Điểm 4 để xác định nước mặn đã tiến tới khu vực nào. Với công trình lấy nước trực tiếp trên sông chịu ảnh hưởng mặn, TCVN 8304:2009 yêu cầu tổ chức đo mặn phục vụ quyết định vận hành cống.

Nếu hệ thống thường xuyên chịu ảnh hưởng, có thể bố trí cảm biến độ mặn tự động kết hợp:

• cảm biến mực nước
• bộ truyền dữ liệu
• PLC
• SCADA
• cảnh báo vượt ngưỡng.

Dữ liệu liên tục giúp nhận biết không chỉ giá trị độ mặn mà cả tốc độ nước mặn đang lan vào trong mạng kênh.

Nước mặn đã vào kênh thì xử lý thế nào?

Khi độ mặn đã xuất hiện bên trong hệ thống, mục tiêu đầu tiên không phải là lập tức “xả sạch” toàn bộ nước. Cần xác định phạm vi ảnh hưởng và ngăn nguồn mặn tiếp tục đi sâu trước.

Trong thời gian này cần tránh đưa nước từ khu vực đã nhiễm mặn sang các vùng trữ nước ngọt. Nếu cần cấp nước phục vụ sản xuất hoặc dân sinh, phải tiếp tục kiểm tra chất lượng nước trước khi sử dụng.

Đối với các cống lấy nước, TCVN 8304:2009 quy định khi đang lấy mà độ mặn tăng dần thì phải tăng tần suất kiểm tra; khi đạt mức độ mặn cho phép phải đóng cống.

Làm sao hạn chế nước mặn xâm nhập sâu vào kênh nội đồng?

Kiểm soát hiệu quả cần bắt đầu từ đầu nguồn của mạng kênh thay vì chờ tới khi nước mặn đã đi sâu vào khu vực sản xuất. Quan trắc, công trình điều tiết và chế độ vận hành phải được phối hợp với nhau.

Các giải pháp cần ưu tiên gồm:

• theo dõi dự báo xâm nhập mặn
• quan trắc độ mặn tại cửa lấy nước
• bố trí thêm điểm đo sâu trong mạng kênh
• kiểm soát thời điểm đóng mở cống
• theo dõi mực nước trong và ngoài kênh
• tranh thủ lấy và trữ nước ngọt khi điều kiện cho phép
• bảo vệ các vùng nước ngọt đã tích trữ
• kiểm tra tình trạng kín nước của công trình
• sử dụng cảm biến, PLC hoặc SCADA tại các hệ thống phù hợp.

Với hệ thống lớn, việc chỉ dựa vào một điểm đo độ mặn ở đầu nguồn có thể không đủ. Nên theo dõi đồng thời: Độ mặn – Mực nước – Thủy triều – Trạng thái cống để hiểu được nguyên nhân nước đang di chuyển theo hướng nào.

Có thể sử dụng bảng đánh giá nhanh:

Yếu tố	Vì sao làm mặn đi sâu?
Triều lên	đẩy nước mặn từ sông vào kênh
Nước ngọt giảm	giảm khả năng đẩy mặn ra ngoài
Mạng kênh liên thông	tạo đường truyền vào nội đồng
Cống mở không phù hợp	cho phép nước mặn qua đầu mối
Mực nước trong kênh thấp	có thể tạo hướng dòng vào trong
Thiếu quan trắc	phát hiện chậm khi mặn đã lan sâu

Kết luận

Nước mặn xâm nhập kênh nội đồng không chỉ phụ thuộc vào khoảng cách tới biển mà là kết quả của cả một hệ thống thủy lực gồm thủy triều, nguồn nước ngọt, mạng kênh và chế độ vận hành công trình. Đặc biệt, khi nước mặn đã đi vào mạng kênh, việc đóng cống chỉ giúp hạn chế nguồn mặn mới chứ không làm lượng nước mặn bên trong biến mất ngay. Do đó, giải pháp hiệu quả cần kết hợp quan trắc nhiều điểm, vận hành cống theo dữ liệu thực tế và kiểm soát đồng bộ toàn hệ thống.

PENSTOCK cung cấp các giải pháp cơ khí thủy công, cửa/cống điều tiết, thiết bị đóng mở, cảm biến và hệ thống giám sát – điều khiển phục vụ công trình thủy lợi và quản lý nguồn nước.